信息技术与物理教学深度融合模式的实践与思考

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　　[摘   要]信息技术与学科教学的有效融合模式应基于常态课堂，实现学生学习活动的互联、互动、互评。在物理课堂教学实践中，根据学科特点、素养提升、走班选学等学习现状和发展需要而建立的新型教室，可实现教学的探究化、实验化、信息化。通过学科教室内各区域无线网络全覆盖，可实现课上的即时交流、指导、反馈与评价。共建共享的信息化学习环境能够促生新的教学方式和学习方式，提高教育教学质量。
　　[关键词]融合;物理;信息技术;学科教室;核心素养
　　随着移动通信、云计算、物联网等新一代信息技术的发展和应用，教师手握粉笔在黑板前单向讲授的传统教学模式受到越来越多的挑战。一方面，传统课堂过于依赖口头语言的描述和反复强调，而这种缺乏趣味性、单调沉闷的课堂现场已不能满足当代中学生的需求，并很容易使学生感到疲惫甚至厌倦。另一方面，教师的讲授很难联结多维度知识，不利于培养学生的跨学科思维和创新意识，不利于学生对学科内容的深度学习。此外，教师在传统教学中多从个人经验出发，教学活动的随意性较大，无法形成有效的可以即时采集的动态数据资源，而正是这些数据“可以帮助教师选择更适合学生的教学内容，记录学生的学习情况，挖掘学生的学习习惯、学习兴趣、学习偏好”[1]。
　　《教育信息化十年发展规划（2011—2020）》明确指出：推进信息技术与教育教学深度融合，实现教育思想、理念、方法和手段全方位创新，对于提高教育质量、促进教育公平、构建学习型社会和人力资源强国具有重大意义。当前，信息技术的更新与升级速度越来越快，探讨并改变学校课堂教学模式以适应新形式下学生的学习现状，不仅是教师自身职业能力提升的追求，也是教育者的职责所在。基于这样的时代背景，很多学校对信息技术条件下各学科教学模式的改革进行了深入研究。
　　一、中学物理教学中信息技术应用的误区
　　中学物理是一门以实验为基础的学科，以实验探究活动引领学生掌握物理规律是本学科知识学习的主要方式，而與之相关的学科文化、学史资料等多会贯穿其中。因此，研究者也多将物理实验做为信息技术与课堂融合的突破点，目前已形成的课堂融合模式主要有以下两种。
　　一是教师利用教室内的一体机操作各种教学软件辅助实验教学。通过多媒体等信息技术可以投放教学过程中难以演示和观察的实验现象，有利于中学生形成直观印象，帮助他们建立感性知识体系。如微观世界中的分子运动、物体间相互作用时的微小形变、磁体和带电体周围“场”的分布情况等，都可以通过动画演示、幻灯片等教学软件来放大或显示其模拟情景。而这样的资源可在网络上轻松下载，因此课件演示教学也是当前物理课堂教学中信息技术应用最为广泛的模式。甚至一些教师几年下来积攒了相当可观的资源包，上课时只要打开电脑点击课件，一节课的知识点就可以沿着课件提示轻松“搞定”，包括一些本需要分组进行的实验探究活动，也多可借助相应的仿真实验或视频来演示完成。但多媒体演示功能的滥用也让课堂教学变成了快节奏的展示流水线，原本用于师生互动的时间被“节省”下来让学生背诵结论或做练习。这种利用信息技术的方式使学生成为走马观花的“看客”，剥夺了学生参与问题探究的机会，对提升学生的物理学科素养极为不利。
　　二是师生在网络环境下利用平板电脑进行教与学。随着信息技术与课堂教学融合的不断推进，很多学校建立了“平板教室”，师生各自手持平板电脑通过信息互动平台展开教学活动。理论上，师生“手握智能终端，随时随地可获得想要的解决方案”[2]，尤其是物理课堂教学的探究环节，可以互联各种设计思路，有助于学生自主选择合适的方案进行实验探究活动。但是，深入“平板教室”听课教研可发现，实际应用与理论预期的效果有较大差距。主要表现为：师生间互联互通不畅，交互效率低;交互平台上的资源较少，教师主要利用平板电脑向学生推送大量练习题。造成这种情况的原因，一方面是有些学校平时并未真正将平板电脑的应用融入课堂教学，而只是在教研活动或展示课中“表演”一下;另一方面则是教师没有把平板等终端设备当作信息技术与课堂融合的工具，而仅从功利的角度发挥其在提高学生应试成绩方面的功能，这使学生被迫从纸质题海投入电子题海，增加了学生的学习负担。平板电脑功能的异化，与现存的一些教育评价方式有关，但也折射出教学改革中的重重阻碍。借助技术手段片面追求成绩的教育，不仅与新时代的教育理念背道而驰，还容易浇灭学生基于信息化手段开展科学探究的热情。
　　以上两种模式显然都没有将学科教学与信息技术较好地融合，也可以说，以上信息技术的应用并非必不可少的。而实际上，在物理实验教学中应用现代教育技术是时代性的反映与要求，将现代教育技术与物理教学整合是物理课程发展的一种趋势[3]。为此，笔者与学科组的一线物理教师们通过大量课堂实践，特别是结合当前基础教育学校的教学条件和学生现状，探索并逐渐形成了可操作、有实效的教学融合模式。需要注意的是，这里提到的模式，并不是一种固定套路，而是将其看成“一个既严格又灵活的工具”[4]，即坚持“教学有法，教无定法”的原则。
　　二、信息技术与物理教学深度融合的环境支持
　　为实现信息技术与物理课堂教学的深度融合，应统筹安排教室位置、高速网络覆盖、课程资源、服务器及终端设备等。以笔者所在学校为例，原来的物理授课地点主要在教学楼各班的固定教室，实验课则要到实验楼的实验室中进行，这也是当前多数学校采用的教室布局方式。通常，学生在实验楼完成实验后需要马上返回教室，与实验相关的深入拓展研究也随之中断，实验教学在来回奔波中不断被弱化，用讲实验代替做实验、背步骤、背结论的现象普遍存在，信息技术在这种境况下只能沦为简单演示或投放习题的工具，而激发学生的学科兴趣根本无从谈起，更不能有效地培养学生动手实践的能力。要实现物理教学的探究化、实验化、信息化，必须将实验室、网络教室等功能融入教室，打造有学科特点且适合学生认识规律的学科教室。当然，物理学科教室不是简单的将两室或多室合而为一，而是要充分考虑物理学科特点、素养提升、走班选学等学习现状和发展需要而建立新型教室。 　　目前，学校已经形成的学科教室被规划为五个区域，分别是合作探究区（含学生平板）、展示区（含黑板及电子演示板等）、器材区、互联世界区、自主内化区。其中合作探究区为日常上课区，学生采用小组围坐的方式，水管、电源等设施通过摇臂系统吊装在天花板上，学生的学习空间可以自由组合;器材区环绕在教室周围，学生随用随取;互联世界区通过互联网技术与国内外知名学校实验室建立了共享联系，便于适时直播或转播有创意的实验课程，同时此区域还是新技术的体验或模拟区，可用来感受创新发明的影响和冲击;自主内化区与其余四个区分离，目的在于形成安静的深入学习、自主提升的空间。以上各区域已实现高速无线网络全覆盖，师生交互或与展示屏幕的人机交互都更加畅通，可实现课上即时交流、指导、反馈、评价等。通过划分各功能区域，学生的学习有了重要的支持系统，拓展了学生的视野和思路[5]。当然，打造学科教室要取得学校的配合，无论以传统教室还是以实验室为基础进行改造，都要考虑学校管理、班级分布等现实问题。显然，学科教室并不需要大建大造，主要涉及的是实验器材位置的挪动、无线网络的架设。而从发展现状来看，教师的基本信息化素养、学校信息化装备的配置及学生的信息化设备拥有情况等因素在我国相当多的地区已不再是阻碍信息技术与教育教学有效融合的首要问题[6]。
　　三、信息技术与物理教学深度融合的实践模式
　　在学科教室环境支持下，信息技术与物理教学的深度融合还需要在课堂上通过一定的实践模式才能实现。现以沪科版物理教材中的“空气的力量”一课为例，阐述其基本的课堂架构。
　　1.课前研讨。在课前研讨时，教师首先要找到本课内容与信息技术的融合点，如马德堡半球实验、托里拆利实验、大气压发现史、舱外航天服等;然后再根据内容拓展的需要上传学习资料以充实服务器的信息资源（要求删除干扰信息，筛选精华内容）;最后才是个人备课。
　　2.课堂探究。在引入环节通过演示生活中与气压有关的现象（如覆杯实验、铁皮罐被压瘪）提出问题：飘渺的空气真的能产生力量吗？接着，学生利用实验器材进行探究，器材的提供要尽可能丰富，如吸盘式挂钩、注射器（去针头）、矿泉水瓶、纸杯、水、磁砖、皮搋子（即下水道疏通器）、小水桶等，都可以成为学生思考探究的支架。学生通过平板电脑能关联的探究方案很多，既有网络资源，也有其他小组随时上传的设计图片，但多数学生并不满足于此，而是希望另辟蹊径，找到与众不同的探究方式。器材的多样化不仅增加了学生动手的机会，也激发了他们更多有创意的想法，并通过各组的展示充分体现出来，如有的小组用皮搋子“吸”在磁砖上，将其倒置后下面又挂住一桶水，然后把磁砖搭在两个课桌之间，一只小小的疏通器将一桶水长时间地挂住了，这让更多学生认识到大气压的力量，并产生了强烈的探究兴趣。
　　3.自主学习。马德堡半球实验的内容，通过拓展补充可以形成比较详实的史料资源，学生完全可以在信息平台上自主完成学习。在组内讨论后，由各小组通过交互式大屏幕分享学习体验，同时将他们搜集到的新的马德堡半球实验资料上传至云端共享，如有的小组分享了某实验室用越野汽车拉开两个半球的现场视频。学生在惊叹之余又进一步思考：大气压如此强大，人们又是怎样测量它的？这一问题引领学生再次走进托里拆利的探索之旅，了解大气压强被测量和认识的过程。这是一个充满智慧、勇气和冒险的真实故事，学生们被这段鲜活的科学史深深吸引，被其中科学家所表现出来的敢于面对事实、不屈从于权威的伟大精神所感染。在信息技术支持的强大的资源平台上，将科学探究历程的图片、文字记录等丰富的资料呈现出来，可让学生犹如身临其境。有的物理教师还借助这些详实的史料知识，组织学生表演课堂情景剧来还原大气压强的发现史，在惟妙惟肖的角色扮演中，学生们的科学思想得到了沉淀和升华。这也是非常值得赞赏的做法。
　　4.知识应用。在大气压知识的应用环节，通过推送我国航天员所穿的舱外航天服的相关资料，让学生了解了宇航服各个部分的功能。还可以借助与航天院校的在线联系，现场邀请专业人员即时解答学生的疑问，这些交流对话在解惑释疑的同时，也增强了学生的民族自信心和国家认同感，在潜移默化中提升了核心素养。
　　5.课堂总结。各小组总结形成本节内容的思维导图或学习体会，可以在大屏幕上展示和共享，学生通过对比和交流，很容易发现自己的不足之处并可及时在线上进行弥补。
　　在无线网络全覆盖的条件下，学生可以利用终端设备在任何时间和地点产生学习行为，加上物理学科教室全天对学生开放，那些学科兴趣浓厚、学有余力的学生可以借助平台资源进行更加主动、深入的学习，同时也在课堂上发挥了突出的引领作用，使实际的课堂教学过程因此而更加紧凑。由于学生有较多时间拓展知识视野，他们在课堂上有时会产生不同寻常的想法。如本课例中，有的学生在了解航天服知识时，也同时搜集了太空飞行、星际穿梭的内容，因此在课堂上就抛出了这类问题，听起来对课堂流程有所冲击，但通过教学反馈来看，这些问题不仅没有影响教学，反而通过教师的适当引领，进一步增加了学生的學科兴趣，激发了学生浓厚的求知欲和丰富的想象力。
　　任何技术都不能完全取代教育中“人”的作用。信息技术与课堂教学融合的“深度”取决于教育者对信息技术应用的态度与程度。研究表明，提升教师信息技术与课程整合能力的有效方式是让教师有机会在真实的教室面对真实的学习者，进行课堂教学实践体验[7]。从已经开展的融合教学来看，共建共享的信息化学习环境催生了新的教学方式和学习方式，提高了教育教学质量;课堂焕发出生命活力，学生思维活跃，学习热情高涨;学生乐于动手、创新，乐于搜集、处理信息，学生主动获取知识、应用知识，促进了能力的提升，发展了核心素养[8]。
　　总之，教育者应审慎看待日新月异的技术对教育的复杂影响，既不能面对发展良机袖手旁观，也不能滥用技术误人子弟，必须深入教学实践，亲身经历、总结、反思课堂教学中的问题，才能逐渐摸索出真正适合学生成长的教育。
　　参考文献
　　[1]杨现民，田雪松.互联网+教育：中国基础教育大数据[M].北京：电子工业出版社，2016：18.
　　[2]张治，李永智.迈进学校 3.0时代——未来学校进化的趋势及动力探析[J].开放教育研究，2017， 23（4）：40-49.
　　[3]姜峰.物理实验教学值得注意的十个问题[J].物理教学，2012，34（7）：35-37.
　　[4]布鲁斯·乔伊斯，玛莎·韦尔，艾米莉·卡尔霍恩.教学模式[M].兰英，译.北京：中国人民大学出版社，2014：25.
　　[5]徐兵田.信息技术背景下物理学科教室的规划与思考[J].基础教育参考，2017（24）：44-46.
　　[6]任友群，吴旻瑜，刘欢，郭海峻.追寻常态：从生态视角看信息技术与教育教学的融合[J].中国电化教育，2015（1）：97-103 .
　　[7]吴忭，胡梦华，胡艺龄.教师信息化专业发展研究主题与热点评述[J].开放教育研究，2018，24（1）：82-90 .
　　[8]刘书君.建构教学模式 打造智慧课堂[J].基础教育论坛，2017（24）：4-5，11.
　　（责任编辑   郭向和）
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